Файл: Умная теплица под управлением микроконтроллера.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 08.11.2023

Просмотров: 131

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииФедеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего образования«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасностиНаправление подготовки 12.04.01 «Приборостроение»Отделение контроля и диагностикиОТЧЁТ

Введение

Теплица – это отапливаемый или автономный парник для круглогодичного и внесезонного выращивания различных культур и рассад.



Где купить компоненты
Приобрести оборудование для умных теплиц можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине.

Рассмотрим несколько вариантом и сравним в них цены:

- Tomsk.Mir-Arduino

- Ozon

- Aliexpress
Структурная схема Умной Теплицы




Познакомимся с датчиками, которые будем использовать для функции мониторинга параметров проекта.

Датчик освещенности


Рисунок 1. Фоторезистор

C помощью фоторезистора осуществляют измерение освещенности. В темноте сопротивление фоторезистора весьма велико, но когда на него попадает свет, это сопротивление падает пропорционально освещенности.

Таблица сравнения фоторезистора и фотодиода

Название
*фоторезистор GL5516
Фотодиод

SFH203P

Диапазон рабочей температуры
От -30 до +70℃
От -40 до +100℃

Цена
45р
60р

Доступность
+
+

Датчик температуры


Рисунок 2. Аналоговый датчик температуры TMP36


Аналоговый датчик температуры TMP36 позволяет легко преобразовать выходной уровень напряжения в показания температуры в градусах Цельсия.
Таблица сравнения аналогов

Название датчика
ТМР35
*ТМР36
ТМР37

Диапазон измерения
От +10 до +125℃
-40 до +125℃
От +5 до +100℃

Погрешность
+/- 2℃
+/-2℃
+/-2℃

Цена
500р
126р
300р

Доступность

+
+
+

Датчик влажности и температуры


Рисунок 3. Модуль DHT11

Датчик DHT11 состоят из емкостного датчика влажности и термистора. Датчик содержит в себе простой АЦП для преобразования аналоговых значений влажности и температуры.
Таблица сравнения аналогов

Название датчика
*DHT11
DHT22
LM35

Температурный диапазон
От 0 до +50℃
От -40 до +80℃
От -55 до +150℃

Погрешность
+/-2℃
+/-0,5℃
+/-0,5℃

Цена
120р
320р
330р

Доступность
+
+
+


 Модуль влажности почвы



Рисунок 4. Модуль влажности почвы
Модуль влажности почвы предназначен для определения влажности земли, в которую он погружен. Он позволяет узнать о недостаточном или избыточном поливе растений. Модуль состоит из двух частей: контактного щупа и датчика. Между двумя электродами щупа создаётся небольшое напряжение. Если почва сухая, сопротивление велико и ток будет меньше. Если земля влажная — сопротивление меньше, ток — чуть больше. По итоговому аналоговому сигналу можно судить о степени влажности.
Таблица сравнения аналогов

Название датчика
*YL-38
Run Energy
ALX

Напряжение питания
3,3-5 В
3,3-5 В
3,3-5 В

Цена
150р
300р
330р

Доступность
+
-
+


Датчик уровня воды


Рисунок 5 «Датчик уровня воды»
Данный датчик можно использовать для измерения уровня воды, контроля за отстойником, обнаружения дождя или утечки.
Таблица сравнения аналогов

Название
*UNO MEGA 2560
DingKR

Диапазон рабочей температуры
От -10 до +30
От -10 до +30

Цена
32р
40р

Доступность
+
+


Датчики углекислого газа




Рисунок 6 «Датчик углекислого газа»
Прибор для измерения содержания газообразного углекислого газа в воздухе
Таблица сравнения аналогов

Название
*MQ-2
MQ-3

Рабочее напряжение
2,5-5 В
2,5-5 В

Цена
480
530р

Доступность
+
+


Система освещения



Рисунок 7 «Светодиодная лента»

Светодиодная лента для растений создана для того, чтобы компенсировать недостаток солнечного света у растений
Система циркуляции



Рисунок 8 «Кулер»
Кулер будет выполнять свойства вентиляции в теплице

Система подачи воды



Рисунок 9 «Насос»

Насос – это гидромашина, которая способна выполнять преобразование механической энергии в энергию жидкостного потока
Таблица сравнения аналогов

Название
*IMM-WATER-PUMP-3V
MICRO-WATER-PUMP(385)

Скорость подачи
80л/ч
84л/ч

Цена
770р
1000р

Доступность
+
+


Система полива воды



Рисунок 10 «Распылитель»

Прибор для распыления жидкостей на мелкие капли
Система индикации

Рисунок 11 «LCD Дисплей»

Выводит всю необходимую информацию со всех датчиков на экран.

Таких как: температура, влажность воздуха, влажность почвы, освещенность и др.

Название
0.91inch OLED Module
GSMIN LCD1602

Напряжение питания
3.3-5 В
5 В

Цена
660р
380р

Доступность
+
+


Схема функционирования систем всех датчиков



И начнем с реализации функции мониторинга параметров теплицы. Для мониторинга нам необходимо получать следующие данные о окружающей среде нашего цветка:

  1. температура воздуха;

  2. влажность воздуха;

  3. увлажненность почвы;

  4. освещенность растения.

Для реализации функции мониторинга нам понадобятся следующие компоненты:

  1. Arduino Uno;

  2. Кабель USB;

  3. Плата прототипирования;

  4. Провода;

  5. Фоторезистор;

  6. Резистор 10 кОм;

  7. Датчик температуры TMP36;

  8. Модуль температуры и влажности воздуха DHT11;

  9. Модуль влажности почвы – 2 шт.

  10. Электромагнитное реле

  11. Насос для подачи воды

  12. Кулер

  13. Светодиоды

  14. Блок питания 12В и 60Вт


Коммутационаая схема взятая под наш проект


Код:

// подключение библиотеки DHT

#include "DHT.h"

// тип датчика DHT

#define DHTTYPE DHT11

// контакт подключения входа данных модуля DHT11


int pinDHT11=9;

// контакт подключения аналогового выхода модуля влажности почвы

int pinSoilMoisture=A0;

// контакт подключения аналогового выхода датчика температуры TMP36

int pinTMP36=A1;

// контакт подключения аналогового выхода фоторезистора

int pinPhotoresistor=A2;

// создание экземпляра объекта DHT

DHT dht(pinDHT11, DHTTYPE);

void setup()

{

// запуск последовательного порта

Serial.begin(9600);

dht.begin();

}

void loop()

{

// получение данных с DHT11

float h = dht.readHumidity();

if (isnan(h))

{

Serial.println("Failed to read from DHT");

}

else

{

Serial.print("HumidityDHT11= "); Serial.print(h);Serial.println(" %");

}

// получение значения с аналогового вывода модуля влажности почвы

int val0=analogRead(pinSoilMoisture);

Serial.print("SoilMoisture= "); Serial.println(val0);

// получение значения с аналогового вывода датчика температуры TMP36

int val1=analogRead(pinTMP36);

// перевод в мВ

int mV=val1*1000/1024;

// перевод в градусы цельсия

int t=(mV-500)/10;

Serial.print("TempTMP36= "); Serial.print(h);Serial.println(" C");

// получение значения с аналогового вывода фоторезистора

int val2=analogRead(pinPhotoresistor);

Serial.print("Light= "); Serial.println(val2);

// пауза 5 секунд

Serial.println( );

delay(5000);

}


  1. Заключение

В ходе выполнения проекта поставленная цель была достигнута. А именно было изучено устройство умной теплицы и все ее составляющие, также сфера его применения. А также нашей командой был собран собственный макет умной теплицы на основе анализа нашего материала.


Источники информации(использованная литература)

  1. Ваша-теплица//http://vasha-teplitsa.ru/obustroistvo/umnaya-teplica.html//Электронный ресурс. (25.05.2023)

  2. БКА-РФ//http://xn--80aa2bkafhg.xn--p1ai/article.php?nid=349088//Электронный ресурс. (25.05.2023)

  3. Сезоны-годаРФ//http://сезоны-года.рф/фотосинтез%20растений.html//Электронный ресурс. (25.05.2023)

  4. Дзаги-клуб//https://dzagi.club/artcles/_/growers/zhiznennyj-cikl/vegatativnyj-period-rastenij//Электронный ресурс. (25.05.2023)

  5. Преусадебный участо//http://strgid.ru/preimushchestva-kapelnogo-poliva-i-ego-sostavlyayushchie//Электронный ресурс. (25.05.2023)

  6. Амперка//http://amperka.ru///Электронный ресурс. (25.05.2023)

  7. Просадгуру//http://prosadguru.ru/dom/svoimi-rukami/841-datchik-vlazhnosti-pochvy-princip-raboty-i-sborka.html//Электронный ресурс. (25.05.2023)

  8. Coolcode//http://coolcode.ru/arduino_list///Электронный ресурс. (25.05.2023)

  9. Eltechbook//http://eltechbook.ru/pravila_jelektrobezopasnosti.html//Электронный ресурс. (25.05.2023)

Смотрите также файлы